KR20050117164A - 발광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광장치에 관한 것으로, UV 및/또는 블루파장영역의 광을 발생시키는 적어도 하나의 발광소자, 및 납 및/또는 구리를 함유하는 화합물을 구비하는 형광물질을 포함한다. 형광물질은 발광소자로부터 방출된 광의 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출하며, 알루미네이트계, 실리케이트계, 안티모네이트계, 거머네이트(Germanate) 및/또는 거머네이트-실리케이트(Germanate-silicate)계, 및 포스페이트계 화합물중 어느 하나 또는 하나 이상의 화합물을 혼합시켜 구성가능하다. 이에 따르면, 2,000K 내지 8,000K 또는 10,000K의 전반적으로 넓은 범위의 색온도를 구현할 수 있는 한편, 연색성도 90 이상으로 높은 파장변환 발광장치가 제공된다. 본 발명에 따른 파장변환 발광장치는, 발광 세기, 색온도 및 컬러재현율이 우수하고 사용자가 요구하는 색좌표값의 발광을 용이하게 구현할 수 있기 때문에, 핸드폰이나 노트북, 그리고, 각종 전자제품의 키패드용이나 백라이트용으로 다양하게 채용할 수 있고, 특히, 자동차 및 실내외의 조명용으로 다양하게 응용할 수 있다. 그리고, 물, 습기, 수증기 또는 극성용매에 매우 안정하다.

Description

발광장치{light emitting device}
본 발명은 발광장치에 관한 것으로, 특히, 적어도 하나의 발광 소자와 납 및/또는 구리를 함유하고 발광소자에서 발생되는 광의 파장을 변환시키는 형광물질을 구비하는 파장변환 발광장치에 관한 것이다.
전자기기에 주로 사용되던 발광장치(LED, Light Emitting Device)가 최근 자동차 및 조명용 제품에 응용되는 추세이다. LED는 전기적 및 기구적인 특성이 매우 우수하기 때문에, 앞으로 그 수요가 더욱 증가할 것으로 예상된다. 이와 관련하여, 형광등 또는 백열등을 대체할 수 있는 백색 LED에 대한 관심이 집중되고 있다.
LED 기술분야에서 백색구현방식은 다양하게 제안되어 있다. 통상적인 백색 LED 구현기술은 발광소자 주위에 형광물질을 배치시켜, 발광소자의 1차발광의 일부와 형광물질에 의해 파장변환된 2차발광의 혼색으로 백색을 구현하는 방식이다. 예를 들어, WO 98/05078호 및 WO 98/12757호를 참조하면, 450nm 내지 490nm의 블루소자와, 블루소자의 발광을 흡수하고 대부분 황색인 형광광선으로 변환시키는 YAG계 형광물질을 구비하는 백색 LED가 개시되어 있다.
하지만, 종래의 백색 LED들은, 색온도(Color Temperature)가 6,000 내지 8,000K로 그 범위가 협소하고, 연색성(Color Rendering Index)도 60 내지 75로 낮아 차가운 블루-백색 광만을 제공한다. 따라서, 원하는 색좌표 또는 색온도를 제공하는 백색 LED를 제안하기 어려운 문제가 있고, 특히, 자연광에 가까운 빛을 구현하는데 한계가 있다.
그리고, 종래에 습기에 민감한 형광 물질을 사용하는 백색 LED는 물, 수증기 또는 극성용매에 의해 그 발광특성이 불안정하다. 이는 백색 LED의 발광특성을 변화시키는 요인이 되고 있다.
본 발명의 목적은, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 2,000K 내지 8,000K 또는 10,000K 정도로 넓은 범위의 색온도를 제공할 수 있고, 연색성도 90 이상인 파장변환 발광장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 원하는 색좌표 또는 색온도를 용이하게 구현할 수 있는 파장변환 발광장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 발광특성을 향상시킬 뿐만 아니라, 물, 습기, 및 극성용매에 강한 내환경성이 우수한 파장변환 발광장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 가전제품, 오디오, 및 통신제품과 같은 전자 기기 뿐만 아니라 각종 디스플레이, 자동차, 의료용 기기, 측정기기, 조명용 제품 등에 응용할 수 있는 파장변환 발광장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따르면, 소정 영역 파장의 광을 발생시키는 적어도 하나의 발광소자; 및 납 및/또는 구리를 함유하는 화합물을 포함하고, 상기 발광소자 주위에 배치되어 상기 발광소자로부터 방출된 광의 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출하는 형광물질;을 포함하여 구성된 발광장치에 의하여 달성된다.
여기서, 형광물질은 후술하는 (화학식 1), (화학식 2), 또는 (화학식 3)으로 표현되는 알루미네이트계, (화학식 4)로 표현되는 실리케이트계, (화학식 5)로 표현되는 안티모네이트계, (화학식 6)으로 표현되는 거머네이트(Germanate) 및/또는 거머네이트-실리케이트(Germanate-silicate)계, 및 (화학식 7)로 표현되는 포스페이트계 중 하나 또는 그 이상의 화합물중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성할 수 있다.
(화학식 1)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dAl2O3·e(M'''O)·f(M''''2O 3)·g(M'''''oOp)·h(M''''''xOy)
(화학식 2)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·4-a-b-c(M'''O)·7(Al2O3)·d(B2 O3)·e(Ga2O3)·f(SiO2)·g(GeO2)·h(M''''xOy)
(화학식 3)
a(M'O)·b(M''O)·c(Al2O3)·d(M'''2O3)·e(M''''O2 )·f(M'''''xOy)
(화학식 4)
a(M'O)·b(M''O)·c(M'''X)·d(M'''2O)·e(M''''2O3)·f(M'''''o OP)·g(SiO2)·h(M''''''xOy)
(화학식 5)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·d(Sb2O5)·e(M'''O)·f(M''''x Oy)
(화학식 6)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dGeO2·e(M'''O)·f(M''''2O3)·g(M''''' oOp)·h(M''''''xOy)
(화학식 7)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dP2O5·e(M'''O)·f(M''''2O 3)·g(M'''''O2)·h(M''''"xOy)
한편, 상기 발광소자는 UV 및/또는 가지광선 파장영역에서 각기 상이한 파장의 광을 발생시키는 적어도 하나의 발광소자를 포함가능하며 바람직하게는 UV 및 /또는 블루자장영역 발광소자를 포함할 수 있다. 그러면, 상기 형광물질은 상기 발광소자로부터의 초기 자외선광 및/또는 초기 블루파장영역광을 연색성이 90 이상인 가시광 스펙트럼영역의 광으로 변환시킨다. 여기서, 상기 형광물질은 각기 상이한 특성을 가지는 단일의 또는 하나 이상의 화합물을 혼합하여 구성가능하다.
그리고, 상기 형광물질은 상기 발광소자의 측면, 상면, 및 하부면중 적어도 어느 일측에 배치되거나 접착제 또는 몰딩재에 혼합될 수 있다.
한편, 상기 발광소자 및 상기 형광물질을 패키지 내에 결합시키는 것이 바람직하며, 이 때, 상기 패키지는 기판위에 상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되고 상기 발광소자 주위에 상기 형광물질이 배치되는 구성이거나, 리플렉터가 형성된 기판위에 상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되고 상기 발광소자 주위에 상기 형광물질이 배치되는 구성으로 형성할 수 있다. 이 때, 상기 기판상에서 상기 발광소자 및 상기 형광물질을 봉지하는 몰딩부 포함하는 것이 바람직하며, 이러한 몰딩부에 상기 형광물질을 골고루 분포시킬 수 있다.
상기 패키지는 또한, 한 쌍의 전극리드중 일측에 상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되고, 상기 발광소자 주위에 상기 형광물질이 배치되며, 상기 발광소자와 상기 형광물질이 몰딩부에 의해 봉지되는 구성일 수 있다.
그리고, 상기 적어도 하나의 발광소자에서 발생되는 열을 방출하는 힛싱크를 구비하며, 상기 발광소자 주위에 상기 형광물질이 배치되어 있는 고출력용 패키지로 구성할 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 파장변환 발광 장치를 구체적으로 설명하며, 설명의 용이함을 위해 발광장치와 형광물질을 구분하여 설명한다.
(발광장치)
도 1은 본 발명의 발광장치의 개략적 종단면도로, 적어도 하나의 발광소자 및 형광물질이 조합된 칩형 패키지가 도시되어 있다. 이 도면을 참조하면, 기판(1)의 양측 단부에 각각 전극패턴(5)이 형성되어 있고, 일측 전극패턴(5)상에 1차 광을 발생시키는 발광소자(6)가 실장되어 있고, 발광소자(6)는 전도성 접착제(9, Paste)를 매개하여 전극패턴(5)에 실장되고, 발광소자(6)의 전극과 타측 전극패턴은 도전성 와이어(2)로 연결되어 있다.
발광소자(6)는, 자외선 광 영역에서부터 가시광 영역의 광을 발생시키는 발광소자중에서 선택가능하다. 여기서, 자외선 발광소자, 및/또는 블루색 발광소자를 채용하는 것이 바람직하다.
발광소자(6) 상면 및 측면에는 형광물질(3)이 배치되어 있다. 형광물질(3)은 발광소자에서 발생되는 1차광을 가시광선스펙트럼 영역내의 2차광으로 파장변환시킨다. 이러한 형광물질(3)은 경화성 수지 예를 들어, 에폭시수지 또는 실리콘수지에 혼합된 형태로 각 발광소자(6)에 도포가능하다. 형광물질(3)은 또한 전도성 접착제(9)에 혼합된 형태로 각 발광소자(6)의 하부면에도 배치시킬 수 있다.
여기서, 발광소자(6)가 실장된 기판(1)의 상부는 경화성 수지로 몰딩되어 있고, 형광물질(3)이 발광소자(6)의 상면 및 측면에 일정한 두께로 도팅되어 있지만, 경화성 몰딩부(10)에 전체적으로 고루게 분포되는 형태로 제작가능함은 물론이다. 이러한 제조방법은 기출원된 US6,482,664호에 개시되어 있다.
한편, 형광물질(3)은 납 및/또는 구리가 함유된 화합물을 포함하여 구성된다. 화합물 및 이를 포함하여 구성된 형광물질에 대해서는 하기에서 세부적으로 설명한다. 이러한 형광물질은 희토류 성분을 포함하는 것이 바람직하며, 단일의 화합물 또는 복수개의 단일 화합물들이 선택적으로 혼합된 형태로 구성된다. 예를 들면, 그 발광피크가 400nm 내지 500nm, 500nm 내지 590nm, 및 580nm 내지 700nm 중 적어도 어느 하나의 범위를 갖는 화합물을 사용할 수 있고, 상기의 발광피크를 가지는 다수의 화합물들을 혼합하여 구성할 수도 있다.
상기의 발광장치(40)에서는 발광소자(6)에 전극패턴(5)을 통해 외부 전원이 공급된다. 이로인해 발광소자(6)에서 1차광이 발생되고, 형광물질(3)들은 1차광에 의해 여기되면서, 1차광의 파장을 변환하여 장파장의 2차광을 발생시킨다. 그러면, 발광소자(6)에서 발생되는 1차광들과, 형광물질에 의해 파장변환된 2차광들이 혼색되어, 해당 가시광선스펙트럼 영역의 색이 구현된다. 여기서, 본 발광장치에는 상이한 피크파장을 가지는 2개 이상의 발광소자를 실장시킬 수도 있음은 물론이다. 또한, 형광물질의 배합비율을 적절히 조절하면, 사용자가 원하는 색좌표의 색을 용이하게 구현할 수 있다.
이와 같이, 발광소자 및 형광물질을 조성하는 화합물을 적절히 조절하면, 사용자가 원하는 색온도 또는 특정한 색좌표의 광을 구현할 수 있고, 특히, 2,000K 내지 8,000K 또는 10,000K 로 넓은 범위의 색온도 및 90 이상의 연색성을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 발광장치는, 가전제품, 오디오, 및 통신제품과 같은 전자기기 뿐만아니라 실내외 각종 디스플레이에 용이하게 응용할 수 있으며, 특히, 자연광에 가까운 색온도 및 연색성을 제공 가능하므로, 자동차 및 조명용 제품을 대체할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 탑형 패키지 발광 장치의 종단면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 탑형 패키지 발광장치(50)는, 전술한 칩형 패키지 발광 장치(도 1의 도면부호 40 참조)와 거의 동일 구조를 가지며 기판(1)상에 리플렉터(31, Reflector)를 더 추가한다. 리플렉터(31)는 발광소자(6)에서 발생되는 발광을 원하는 방향으로 반사시키는 역할을 한다.
본 실시예에서의 형광물질(3) 또한, 희토류 성분을 포함하며 납 및/또는 구리를 함유하는 화합물을 사용가능하다. 형광물질에 대해서는 하기에서 세부적으로 설명한다.
이러한 탑형 패키지(50)에도, 상이한 피크파장을 가지는 2개 이상의 발광소자를 실장시킬 수 있다. 그리고, 상이한 발광피크를 가지는 복수의 화합물을 선택적으로 혹은 그 배합비율을 달리하여 혼합시킨 형광물질을 제공가능하다. 이러한 형광물질은 리플렉터(31)내에서 발광소자(6)상에 도포되거나 경화성 수지몰딩부(10)에 균일하게 분포된다.
한편, 상기 도 1 및 도 2에 나타낸 발광 장치들은 열전도성이 우수한 금속성 재료의 기판(1)을 사용할 수 있다. 상술한 구조는 발광소자의 작동시 발생되는 열을 용이하게 방출시킬 수 있어서, 고출력 발광장치를 제조할 수 있다. 여기에, 별도의 방열판(도시않음)를 더 부착시키면, 발광소자로부터의 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 램프형 패키지 발광 장치의 종단면도이다. 램프형 패키지발광장치(60)는, 한 쌍의 리드전극(51, 52)을 구비하며, 일측 리드전극(51)의 상단부에 소자홀더(53)가 형성되어 있다. 소자홀더(53)는 컵형상을 가지며, 그 내부에 적어도 하나의 발광소자(6)가 실장될 수 있다. 복수의 발광 소자가 실장되는 경우 각 발광소자는 서로 다른 피크파장을 가질 수 있다. 실장된 발광소자의 전극은 타측 전극리드(52)와 전도성 와이어(2)로 연결될 수 있다.
컵형상의 소자홀더(53) 내부에는 일정 량의 형광물질(3)이 혼합된 에폭시수지(54)가 도포되어 있다. 형광물질(3)은 희토류 성분을 포함하며 납 및/또는 구리를 함유하는 화합물을 사용가능하다. 화합물 및 이를 포함하여 구성된 형광물질(3)에 대해서는 하기에서 세부적으로 설명한다.
그리고, 발광소자(6)와 형광물질(3)이 조합된 소자홀더(53)의 외부는 경화성 수지 예를 들면, 에폭시 또는 실리콘등으로 몰딩되어 있다.
본 램프형 패키지 발광장치(60)에서는 한 쌍의 리드전극을 구비하는 실시예에 대하여 설명하였지만, 한 쌍 이상의 리드전극을 구비할 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 4는 본 발명의 고출력용 패키지 발광장치의 개략적 종단면도이다. 본 고출력용 패키지 발광장치(70)는 하우징(73)내에 힛싱크(71)가 수용되어 부분적으로 외부에 노출되고, 한 쌍의 리드프레임(74)이 외부로 돌출되어 있다. 힛싱크(71)의 상면에는 적어도 하나의 발광소자(6)가 실장되고, 발광소자(6)와 리드프레임(74)은 전도성 와이어를 통해 연결된다. 형광물질(3)이 발광소자(6)의 상면 및 측면에 배치되어 있다.
도 5는 본 발명의 다른 고출력용 패키지 발광장치의 개략적 종단면도이다. 이 도면에서 볼 수 있는 고출력용 패키지(60)는 단일 또는 복수개로 분리된 힛싱크(61, 62 ; Heatsink)에 각각 발광소자(6, 7)들이 실장되어 있고, 발광소자(6, 7)의 상면 및 측면에 형광물질(3)이 배치된 하우징(63)을 구비한다. 외부전원이 공급되는 복수의 리드프레임(64)이 하우징(63)의 외부로 돌출되어 있다.
도 4 및 도 5의 고출력용 패키지 발광장치(70, 80)에서도, 힛싱크(61, 62)와 각 발광소자(6, 7) 사이의 접착부분에 형광물질(3)을 개재시킬 수 있다. 그리고, 하우징(63, 73)의 상부에 렌즈를 설치할 수도 있다.
이러한 고출력용 패키지 발광장치(70, 80)에서도 단일 또는 복수개의 발광소자(6, 7)를 선택적으로 사용할 수 있고, 발광소자에 맞추어 형광물질을 조절할 수 있다. 한편, 형광물질(3)로 희토류 성분을 포함하며 납 및/또는 구리를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다. 형광물질에 대해서는 하기에서 세부적으로 설명한다.
한편, 이러한 구성의 고출력용 패키지발 발광장치(70, 80)에서는, 힛싱크(61 62)와 별도로 혹은 일체로 방열판(도시않음)를 장착하는 것이 바람직하다. 그러면, 높은 입력전원에 의한 각 발광소자(6, 7)의 작동시, 각 발광소자(6, 7)에서 발생되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있다. 방열판은 공기대류 방식 혹은 팬등을 사용한 강제순환방식으로 냉각시킬 수 있음은 물론이다.
본 발명의 발광 장치는 상술한 구조에 한정되지 않고, 발광 소자의 특성, 형광물질을 특성, 목표로 하는 광의 파장 및 사용용도에 따라 다양한 형태의 구조로 변경될 수 있고, 새로운 구조물을 더 추가할 수 있다.
이하에서는, 본 발광장치의 형광물질을 구체적으로 설명한다.
(형광물질)
본 발명의 발광장치에 적용되는 형광물질은 납 및/또는 구리를 함유하는 화합물을 포함한다. 또한, 자외선광 및/또는 가시광중 바람직하게는 블루광에 의해 여기되고, 희토류 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 화합물은 알루미네이트(Aluminate)계, 실리케이트(Silicate)계, 안티모네이트(Antimonate)계, 거머네이트(Germanate)계, 및 포스페이트(Phosphate)계로 구성가능하다.
알루미네이트계 화합물은 다음의 (화학식 1), (화학식 2), 또는 (화학식 3)으로 표현되는 화합물을 포함한다.
(화학식 1)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dAl2O3·e(M'''O)·f(M''''2O 3)·g(M'''''oOp)·h(M''''''xOy)
여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''는 스칸듐(Sc), 붕소(B), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''''는 규소(Si), 게르마늄(Ge), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''"는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며, 이때, 0<a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤8, 0<e≤4, 0≤f≤3, 0≤g≤8, 0<h≤2, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
(화학식 2)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·4-a-b-c(M'''O)·7(Al2O3)·d(B2 O3)·e(Ga2O3)·f(SiO2)·g(GeO2)·h(M''''xOy)
여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 인듐(In), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며, 이때, 0<a≤4, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0≤f≤1, 0≤g≤1, 0<h≤0.5, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
구리 및 납을 함유하는 발광물질의 제조는 기본적으로, 고체상태에서의 혼합반응을 포함한다. 처음에는 불순물 즉, 이온이 전혀 없는 순수한 초기물질들을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 열처리 공정을 통해 산화물로 변형될 수 있는 물질들을 처음에 사용하는 것이 바람직한 것이다. 이것은 산소가 우월한 형광체 구조를 제공하기 위한 기본 원칙이다.
제조의 실시예
하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위하여,
Cu0.02Sr3.98Al14O25 : Eu
초기물질은 CuO, SrCO3, Al(OH)3, 또는 Eu2O3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides), 하이드록사이드(hydroxide), 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질은 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) 예를 들면 H3BO3와 혼합된다. 혼합된 물질은 1단계 공정 즉, 1200℃의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 1시간 동안 가열된다. 그런 다음, 초기 가열된 물질은 2단계 공정 즉, 1450℃의 공기가 희박한 상태에서 약 4시간 동안 가열된다. 1단계 및 2단계 공정을 거친 물질은 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)된다. 이러한 공정으로 최대 발광파장이 494nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 1은 400nm 여기파장에서 구리를 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트와, 구리를 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트의 발광특성을 비교한 표로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 1]
구리 함유된 화합물 구리 함유하지 않는 화합물
Cu0.02Sr3.98Al14O25 : Eu Sr4Al14O25 : Eu
발광세기(%) 103.1 100
파장(nm) 494 493
한편, 하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위해서는,
Pb0.05 Sr3.95Al14O25 : Eu
초기물질을 PbO, SrCO3, Al2O3, Eu2O3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate), 또는 다른 성분 즉, 옥사이드로 분해될 수 있는 형태의 초기물질을 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) 예를 들면, H3BO3와 혼합시킨다. 혼합된 물질은 1단계 공정 즉, 1200℃의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 1시간 동안 공기가 공급되는 상태에서 가열된다. 초기 가열된 물질은 2단계 공정 즉, 공기가 충분한 1450℃의 상태에서 약 2시간 동안 가열한 후, 공기가 희박한 상태에서 약 2시간동안 가열한다. 이 후, 1단계 및 2단계 공정을 거친 물질은 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)된다. 그러면, 최대 발광파장이 494.5nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 2에는 400nm 여기파장을 가지는 납을 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트와, 납을 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트의 발광특성, 즉, 발광세기 및 발광파장이 각각 비교되어 있다.
[표 2]
납 함유된 화합물 납 함유하지 않는 화합물
Pb0.05 Sr3.95Al14O25 : Eu Sr4Al14O25 : Eu
발광세기(%) 101.4 100
파장(nm) 494.5 493
본 실시예에 따른 구리 및/또는 납을 함유하는 희토류 성분에 의해 활성화된 알루미네이트를 UV 및/또는 가시광에 적용시켜 얻은 광학적 발광특성 결과는 표 3과 같다.
[표 3]
조성 여기범위(nm) 여기파장 400nm에서의 구리/납을 함유하지 않는 화합물에 대한 구리/납 함유 화합물의 발광세기(%) 구리/납을 함유하는 화합물의 피크파장(nm) 구리/납을 함유하지 않은 화합물의 피크파장(nm)
Cu0.5Sr3.5Al14O25 : Eu 360-430 101.2 495 493
Cu0.02Sr3.98Al14O25 : Eu 360-430 103.1 494 493
Pb0.05 Sr3.95Al14 360-430 101.4 494.5 493
Cu0.01Sr3.99Al13.995 Si0.005 O25 : Eu 360-430 103 494 492
Cu0.01Sr3.395Ba0.595 Al14O25 : Eu. Dy 360-430 100.8 494 493
Pb0.05Sr3.95Al13.95Ga0.05O25 : Eu 360-430 101.5 494 494
(화학식 3)
a(M'O)·b(M''O)·c(Al2O3)·d(M'''2O3)·e(M''''O2 )·f(M'''''xOy)
여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''는 붕소(B), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''는 규소(Si), 게르마늄(Ge), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 및 하프늄(Hf)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며, 이때, 0<a≤1, 0≤b≤2, 0<c≤8, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0<f≤2, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
제조의 실시예
하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위하여,
Cu 0.05 Sr 0.95 Al 1.9997 Si 0.0003 O 4 : Eu
초기물질은 CuO, SrCO3, Al2O3, SiO2, Eu2O 3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질은 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) 예를 들면 AlF3와 혼합된다. 혼합된 물질은 1250℃의 공기가 희박한 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 3시간 동안 가열된다. 가열된 물질은 이 후, 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)공정을 순차적으로 거친다. 이에 따르면, 최대 발광파장이 521.5nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 4는 400nm 여기파장에서 구리를 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트와, 구리를 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트의 발광특성을 비교한 것으로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 4]
구리함유 화합물 구리함유하지 않는 화합물
Cu0.05 Sr0.95 Al1.9997 Si0.0003 O4 : Eu SrAl2O4 : Eu
발광세기(%) 106 100
파장(nm) 521.5 519
한편, 하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위해서는,
Cu 0.12BaMg1.88Al16 O27 : Eu
초기물질을 CuO, MgO, BaCO3, Al(OH)3, Eu2O3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides), 히드록사이드(hydroxides), 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질은 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) AlF3와 혼합된다. 혼합된 물질은 1420℃의 공기가 희박한 분위기의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 2시간 동안 가열된다. 가열된 물질은 이 후, 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)공정을 순차적으로 거친다. 이에 따르면, 최대 발광파장이 452nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 5는 400nm 여기파장을 가지는 구리를 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트와, 구리를 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트의 발광특성을 비교한 것으로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 5]
구리 함유된 화합물 구리 함유하지 않는 화합물
Cu0.12BaMg1.88Al16 O27 : Eu BaMg2Al16O27 : Eu
발광세기(%) 101 100
파장(nm) 452 450
한편, 하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위해서는,
Pb 0.1Sr 0.9Al2O4 : Eu
초기물질을 PbO, SrCO3, Al(OH)3, Eu2O3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate), 또는 다른 성분 즉, 옥사이드로 분해될 수 있는 형태의 초기물질을 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) 예를 들면 H3BO3와 혼합시킨다. 혼합된 물질은 1단계 공정 즉, 1000℃의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 2시간 동안 공기가 공급되는 상태에서 가열된다. 초기 가열된 물질은 2단계 공정 즉, 공기가 충분한 1420℃의 상태에서 약 1시간 동안 가열한 후, 공기가 희박한 상태에서 약 2시간동안 가열한다. 이 후, 1단계 및 2단계 공정을 거친 물질은 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)된다. 그러면, 최대 발광파장이 521nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 6은 400nm 여기파장을 가지는 납을 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트와, 납을 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트의 발광특성을 비교한 표로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 6]
납 함유된 화합물 납 함유하지 않는 화합물
Pb0.1Sr0.9Al2O4 : Eu SrAl2O4 : Eu
발광세기(%) 101 100
파장(nm) 521 519
본 실시예에 따른 구리 및/또는 납을 함유하는 희토류 성분에 의해 활성화된 알루미네이트의 광학적 발광특성 결과는 표 7과 같다.
[표 7]
조성 여기범위(nm) 여기파장 400nm에서의 구리/납 함유하지 않는 화합물에 대한 구리/납 함유 화합물의 발광세기(%) 구리/납 함유하는 화합물의 피크파장(nm) 구리/납 함유하지 않은 화합물의 피크파장(nm)
Cu0.05 Sr0.95 Al1.9997 Si0.0003 O4 : Eu 360-440 106 521.5 519
Cu0.2 Mg0.7995 Li0.0005Al1.9 Ga0.1O4 : Eu, Dy 360-440 101.2 482 480
Pb0.1Sr0.9Al2O4 : Eu 360-440 102 521 519
Cu0.05BaMg1.95Al16O27 : Eu, Mn 360-400 100.5 451,515 450,515
Cu0.12BaMg1.88Al16 O27 : Eu 360-400 101 452 450
Cu0.01BaMg0.99Al10O17 : Eu 360-400 102.5 451 449
Pb0.1BaMg0.9Al9.5Ga0.5O17 : Eu, Dy 360-400 100.8 448 450
Pb0.08Sr0.902Al2O4 : Eu, Dy 360-440 102.4 521 519
Pb0.2Sr0.8Al2O4: Mn 360-440 100.8 658 655
Cu0.06Sr0.94Al2O4 : Eu 360-440 102.3 521 519
Cu0.05Ba0.94Pb0.06Mg0.95Al10O17: Eu 360-400 100.4 451 449
Pb0.3Ba0.7Cu0.1Mg1.9Al16O27 : Eu 360-400 100.8 452 450
Pb0.3Ba0.7Cu0.1Mg1.9Al16O27 : Eu; Mn 360-400 100.4 452,515 450,515
실리케이트계 화합물은 다음의 (화학식 4)로 표현되는 화합물을 포함한다
(화학식 4)
a(M'O)·b(M''O)·c(M'''X)·d(M'''2O)·e(M''''2O3)·f(M'''''o OP)·g(SiO2)·h(M''''''xOy)
여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''''는 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 네오디뮴(Nd), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 및 하프뮴(Hf)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며, 이때, 0<a≤2, 0<b≤8, 0≤c≤4, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤f≤2, 0≤g≤10, 0<h≤5, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
제조의 실시예
하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위하여,
Cu0.05Sr1.7Ca0.25SiO4 : Eu
초기물질은 CuO, SrCO3, CaCO3, SiO2, Eu2O3를 사용할 수 있다.
매우 순수한 옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질은 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) 예를 들면 NH4Cl 와 혼합된다. 혼합된 물질은 1단계 공정에서, 불활성 가스(N2 또는 부식되지 않는 가스)가 공급되는 1200℃의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 2시간 동안 가열된다. 1단계 가열후에 분쇄된다. 그런 다음, 2단계 공정에서, 공기가 다소 희박한 분위기의 1200℃ 알루미나 도가니에서 약 2시간동안 가열된다. 이 후, 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)공정을 순차적으로 거친다. 그러면, 최대 발광파장이 592nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 8은 450nm 여기파장을 가지는 구리를 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 실리케이트와, 구리를 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 실리케이트의 발광특성을 비교한 것으로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 8]
구리 함유된 화합물 구리 함유하지 않는 화합물
Cu0.05Sr1.7Ca0.25SiO4 : Eu Sr1.7Ca0.3SiO4: Eu
발광세기(%) 104 100
파장(nm) 592 588
그리고, 하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위해서는,
Cu 0.2Ba 2Zn 0.2Mg 0.6Si 2O7 : Eu
초기물질을 CuO, BaCO3, ZnO, MgO, SiO2, Eu2O3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질은 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) 예를 들면 NH4Cl 와 혼합된다. 혼합된 물질은 1단계 공정에서, 공기가 희박한 1100℃의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 2시간 동안 가열된다. 1단계 가열후에 분쇄된다. 그런 다음, 2단계 공정에서, 공기가 다소 희박한 상태의 1235℃ 알루미나 도가니에서 약 2시간동안 가열된다. 이 후, 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)공정을 순차적으로 거친다. 그러면, 최대 발광파장이 467nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 9은 400nm 여기파장을 가지는 구리를 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 실리케이트와, 구리를 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 실리케이트의 발광특성을 비교한 것으로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 9]
구리 함유된 화합물 구리 함유하지 않는 화합물
Cu0.2Sr2Zn0.2Mg0.6Si 2O7:Eu Sr2Zn2Mg0.6Si2O7:Eu
발광세기(%) 101.5 100
파장(nm) 467 465
한편, 하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위해서는,
Pb 0.1Ba 0.95Sr0.95Si 0.998Ge 0.002O4 : Eu
초기물질을 PbO, SrCO3, BaCO3, SiO2, GeO2, Eu2 O3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질은 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) 예를 들면 NH4Cl 와 혼합된다. 혼합된 물질은 1단계 공정에서, 공기가 충분한 1000℃의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 2시간 동안 가열된다. 1단계 공정에서 가열된 물질은 2단계 공정에서, 역시 공기가 충분한 1220℃의 알루미나 도가니에서 약 4시간동안 가열한 후, 연속적으로 공기가 희박한 상태에서 2시간 더 가열된다. 이 후, 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)공정을 순차적으로 거친다. 그러면, 최대 발광파장이 527nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 10은 450nm 여기파장을 가지는 납을 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 실리케이트와, 납을 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 실리케이트의 발광특성을 비교한 것으로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 10]
납 함유된 화합물 납 함유하지 않는 화합물
Pb0.1Ba0.95Sr0.95Si0.998Ge0.002O4 : Eu BaSrSiO4 : Eu
발광세기(%) 101.3 100
파장(nm) 527 525
한편, 하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위해서는,
Pb0.25Sr3.75Si3O8Cl4 : Eu
초기물질을 PbO, SrCO3, SrCl2, SiO2, GeO2, Eu2 O3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides), 클로라이드(chlorides), 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질은 화학량론적인 비율로 소량 융제(Flux) 예를 들면 NH4Cl 와 혼합된다. 혼합된 물질은 1단계 공정 즉, 1100℃의 공기가 충분한 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 약 2시간 동안 가열된다. 1차 가열된 물질은 2단계 공정에서 역시 공기가 충분한 1220℃에서 4시간동안 가열된 후 연속적으로 공기가 희박한 상태에서 1시간동안 더 가열된다. 이 후, 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)공정을 순차적으로 거친다. 이에 따르면, 최대 발광파장이 492nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 11은 400nm 여기파장을 가지는 납을 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 클로로실리케이트와 납을 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 클로로실리케이트의 발광특성을 비교한 것으로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 11]
납 함유된 화합물 납 함유하지 않는 화합물
Pb0.25Sr3.75Si3O8Cl4 : Eu Sr4Si3O8Cl2 : Eu
발광세기(%) 100.6 100
파장(nm) 492 490
본 실시예에 따른 구리 및/또는 납을 함유하는 희토류 성분에 의해 활성화된 실리케이트의 광학적 발광특성 결과는 표 12와 같다.
[표 12]
조성 여기범위(nm) 여기파장 400nm에서의 구리/납 함유하지 않는 화합물에 대한 구리/납 함유 화합물의 발광세기(%) 구리/납 함유하는 화합물의 피크파장(nm) 구리/납 함유하지 않은 화합물의 피크파장 (nm)
Pb0.1Ba0.95Sr0.95Si0.998Ge0.002O4: Eu 360-470 101.3 527 525
Cu0.02(Ba,Sr,Ca,Zn)1.98SiO4 : Eu 360-500 108.2 565 560
Cu0.05Sr1.7Ca0.25SiO4 : Eu 360-470 104 592 588
Cu0.05Li0.002Sr 1.5Ba0.448SiO4: Gd,Eu 360-470 102.5 557 555
Cu0.2Sr2Zn0.2Mg0.6Si2O7: Eu 360-450 101.5 467 465
Cu0.02Ba2.8Sr0.2Mg0.98Si2O8: Eu, Mn 360-420 100.8 440, 660 438, 660
Pb0.25Sr3.75Si3O8Cl4: Eu 360-470 100.6 492 490
Cu0.2Ba2.2Sr0.75Pb0.05Zn0.8Si2O8 : Eu, 360-430 100.8 448 445
Cu0.2Ba3Mg0.8Si1.99Ge0.01O8: Eu, 360-430 101 444 440
Cu0.5Zn0.5Ba2Ge0.2Si1.8O7 : Eu 360-420 102.5 435 433
Cu0.8Mg0.2Ba3Si2O8 : Eu, Mn 360-430 103 438, 670 435, 670
Pb0.15Ba1.84Zn0.01Si0.99Zr0.01O4:Eu, 360-500 101 512 510
Cu0.2Ba5Ca2.8Si4O16: Eu 360-470 101.8 495 491
안티모네이트계 화합물은 다음의 (화학식 5)로 표현되는 화합물을 포함한다.
(화학식 5)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·d(Sb2O5)·e(M'''O)·f(M''''x Oy)
여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 프라세오디뮴(Pr), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 및 가돌리늄(Gd)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며, 이때, 0<a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤4, 0<d≤8, 0≤e≤8, 0≤f≤2, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
제조의 실시예
하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위하여,
Cu0.2Mg1.7Li0.2Sb2O7 : Mn
초기물질은 CuO, MgO, Li2O, Sb2O5, 및 MnCO3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 형태의 초기물질은 소량의 융제(Flux)와 화학량론적인 비율로 혼합된다. 혼합된 물질은 1단계 공정 즉, 985℃의 공기가 충분한 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 2시간 동안 가열된다. 1차 가열된 물질은 분쇄된다. 그런 다음, 초기 가열된 물질은 2단계 공정 즉, 1200℃의 산소가 충분한 상태에서 약 8시간 동안 가열된다. 이 후, 1단계 및 2단계 공정을 거친 물질은 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)된다. 이러한 공정으로 최대 발광파장이 626nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 13은 400nm 여기파장에서 구리를 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트와, 구리를 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 안티모네이트의 발광특성을 비교한 표로, 발광세기 및 발광파장이 각각 기재되어 있다.
[표 13]
구리 함유된 화합물 구리 함유하지 않는 화합물
Cu0.2Mg1.7Li0.2Sb2O7 : Mn Mg2Li0.2Sb2O7 : Mn
발광세기(%) 101.8 100
파장 (nm) 652 650
한편, 하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위해서는,
Pb0.006Ca0.6Sr0.394Sb2O6
초기물질을 PbO, CaCO3, SrCO3, Sb2O5를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질을 화학량론적인 비율로 소량의 융제(Flux)와 혼합시킨다. 혼합된 물질은 1단계 공정 즉, 975℃의 공기가 충분한 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 약 2시간 동안 가열된다. 초기 가열된 물질은 분쇄된다. 그런 다음, 2단계 공정 즉, 공기가 충분한 1175℃ 상태에서 알루미나 도가니에서 약 4시간 동안 가열한 후, 연속적으로 산소를 공급하면서 4시간 동안 더 가열한다. 이 후, 1단계 및 2단계 공정을 거친 물질은 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)된다. 그러면, 최대 발광파장이 637nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 14에는 400nm 여기파장에서 납을 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 안티모네이트와 납를 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 알루미네이트의 발광특성, 즉, 발광세기 및 발광파장이 각각 비교되어 있다.
[표 14]
납 함유된 화합물 납 함유하지 않는 화합물
Pb0.006Ca0.6Sr0.394Sb2O6 Ca0.6Sr0.4Sb2O6
발광세기 (%) 102 100
파장 (nm) 637 638
본 실시예에 따른 구리 및/또는 납을 함유하는 희토류 성분에 의해 활성화된 안티모네이트의 발광특성 결과는 표 15와 같다.
[표 15]
조성 여기범위(nm) 여기파장 400nm에서의 구리/납 함유하지 않는 화합물에 대한 구리/납 함유 화합물의 발광세기 (%) 구리/납 함유하는 화합물의 피크파장(nm) 구리/납 함유하지 않은 화합물의 피크파장 (nm)
Pb0.2Mg0.002Ca1.798Sb2O6F2: Mn 360-400 102 645 649
Cu0.15Ca1.845Sr0.005Sb1.998Si0.002O7:Mn 360-400 101.5 660 658
Cu0.2Mg1.7Li0.2Sb2O7 : Mn 360-400 101.8 652 650
Cu0.2Pb0.01Ca0.79Sb1.98Nb0.02O6: Mn 360-400 98.5 658 658
Cu0.01Ca1.99Sb1.9995V0.0005O7: Mn 360-400 100.5 660 657
Pb0.006Ca0.6Sr0.394Sb2O6 360-400 102 641 640
Cu0.02Ca0.9Sr0.5Ba0.4Mg0.18Sb2O7 360-400 102.5 649 645
Pb0.198Mg0.004Ca1.798Sb2O6F2 360-400 101.8 628 630
거머네이트(Germanate) 및/또는 거머네이트-실리케이트(Germanate-silicate)계 화합물은 다음의 (화학식 6)로 표현되는 화합물을 포함한다.
(화학식 6)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dGeO2·e(M'''O)·f(M''''2O3)·g(M''''' oOp)·h(M''''''xOy)
여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), Au(금), 및 Ag(은)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 및 카드뮴(Cd)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''는 스칸듐(Sc), 붕소(B), 이트륨(Y), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 및 란탄(La)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''''는 규소(Si), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 바나듐(V), 네오디뮴(Nd), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 및 디스프로슘(Dy)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며, 이때, 0<a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤10, 0<d≤10, 0≤e≤14, 0≤f≤14, 0≤g≤10, 0≤h≤2, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
제조의 실시예
하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위하여,
Pb0.004Ca1.99Zn0.006Ge0.8Si0.2O4 : Mn
초기물질은 PbO, CaCO3, ZnO, GeO2, SiO2, 및 MnCO3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질은 소량의 융제(Flux) 예를 들면, NH4Cl과 화학량론적인 비율로 혼합된다. 혼합된 물질은 1단계 공정 즉, 1200℃의 산소가 충분한 상태의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 2시간 동안 가열된다. 1차 가열된 물질은 분쇄된다. 그런 다음, 2단계 공정 즉, 1200℃의 산소가 충분한 상태에서 다시 약 2시간 동안 더 가열된다. 이 후, 2단계 공정을 거친 물질은 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved) 된다. 이러한 공정으로 최대 발광파장이 655nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 16에는 400nm 여기파장에서 납을 함유하는 Mn에 의해 활성화된 저머네이트와, 납을 함유하지 않은 Mn에 의해 활성화된 저머네이트의 발광특성이 비교되어 있다.
[표 16]
납 함유된 화합물 납 함유하지 않는 화합물
Pb0.004Ca1.99Zn0.006Ge0.8Si0.2O4: Mn Ca1.99Zn0.01Ge0.8Si0.2O4 : Mn
발광세기/% 101.5 100
파장/nm 655 657
한편, 하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위해서는,
Cu0.46Sr0.54Ge0.6Si0.4O3 : Mn
초기물질을 CuO, SrCO3, GeO2, SiO2, 및 MnCO3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides) 및 카보네이트(carbonate) 형태의 초기물질을 화학량론적인 비율로 소량의 융제(Flux) 예를 들면, NH4Cl 과 혼합시킨다. 혼합된 물질은 1단계 공정 즉, 1100℃의 산소가 충분한 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 약 2시간 동안 가열된다. 초기 가열된 물질은 분쇄된다. 그런 다음, 1차 가열된 물질은 분쇄된다. 이 후, 2단계 공정 즉, 산소가 충분한 1180℃ 상태의 알루미나 도가니에서 약 4시간 동안 가열한다. 2단계 공정을 거친 물질은 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved)된다. 그러면, 최대 발광파장이 658nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 17에는 400nm 여기파장에서 구리를 함유하는 Mn에 의해 활성화된 저머네이트-실리케이트와 구리를 함유하지 않은 Mn에 의해 활성화된 저머네이트-실리케이트의 발광특성이 비교되어 있다.
[표 17]
구리 함유된 화합물 구리 함유하지 않는 화합물
Cu0.46Sr0.54Ge0.6Si0.4O3 : Mn SrGe0.6Si0.4O3 : Mn
발광세기 (%) 103 100
파장 (nm0 658 655
본 실시예에 따른 구리 및/또는 납을 함유하는 저머네이트 또는 저머네이트-실리케이트와 관련하여 얻은 결과가 표 18에 나타내져 있다.
[표 18]
조성 여기범위(nm) 여기파장 400nm에서의 구리/납 함유하지 않는 화합물에 대한 구리/납 함유 화합물의 발광세기 (%) 구리/납 함유하는 화합물의 피크파장(nm) 구리/납 함유하지 않은 화합물의 피크파장 (nm)
Pb0.004Ca1.99Zn0.006Ge0.8Si0.2O4:Mn 360-400 101.5 655 657
Pb0.002Sr0.954Ca1.044Ge0.93Si0.07O4: Mn 360-400 101.5 660 661
Cu0.46Sr0.54Ge0.6Si0.4O3: Mn 360-400 103 658 655
Cu0.002Sr0.998Ba0.99Ca0.01Si0.98Ge0.02O4:Eu 360-470 102 538 533
Cu1.45Mg26.55Ge9.4Si0.6O48 : Mn 360-400 102 660 657
Cu1.2Mg26.8Ge8.9Si1.1O48 : Mn 360-400 103.8 670 656
Cu4Mg20Zn4Ge5Si2.5O38F10 : Mn 360-400 101.5 658 655
Pb0.001Ba0.849Zn0.05Sr1.1Ge0.04Si0.96O4 :Eu 360-470 101.8 550 545
Cu0.05Mg4.95GeO6F2 : Mn 360-400 100.5 655 653
Cu0.05Mg3.95GeO5.5F : Mn 360-400 100.8 657 653
포스페이트(Phosphate)계 화합물은 다음의 (화학식 7)로 표현되는 화합물을 포함한다.
(화학식 7)
a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dP2O5·e(M'''O)·f(M''''2O 3)·g(M'''''O2)·h(M''''"xOy)
여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 붕소(B), 알루미늄(Al), 란탄(La), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M'''''는 규소(Si), 게르마늄(Ge), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 네오디뮴(Nd), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, M''''"는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 및 테르븀(Tb)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고, X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며, 이때, 0<a≤2, 0≤b≤12, 0≤c≤16, 0<d≤3, 0≤e≤5, 0≤f≤3, 0≤g≤2, 0<h≤2, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
제조의 실시예
하기의 화학식을 가지는 발광물질을 제조하기 위하여,
Cu0.02Ca4.98(PO4)3Cl : Eu
초기물질은 CuO, CaCO3, Ca3(PO4)2, CaCl2, 또는 Eu2O3를 사용할 수 있다.
옥사이드(oxides), 포스페이트(Phosphates), 설파이트(sulfates) 뿐만아니라 카보네이트(carbonate) 및 클로라이드(chlorides) 형태의 초기물질은 소량의 융제(Flux)와 화학량론적인 비율로 혼합된다. 혼합된 물질은 1240℃의 공기가 희박한 상태의 알루미나 도가니(alumina crucible)에서 약 2시간 동안 가열된다. 가열된 물질은 분쇄, 세척, 건조, 및 체질(sieved) 된다. 이러한 공정으로 최대 발광파장이 450nm인 발광물질이 제공된다.
다음의 표 19에는 400nm 여기파장에서 구리를 함유하는 Eu2+에 의해 활성화된 클로로포스페이트(chlorophosphate)와, 구리를 함유하지 않은 Eu2+에 의해 활성화된 클로로포스페이트의 발광특성이 비교되어 있다.
[표 19]
구리함유된 화합물 구리함유하지 않는 화합물
Cu0.02Ca4.98(PO4)3Cl : Eu Ca5(PO4)3Cl : Eu
발광세기/% 101.5 100
파장/nm 450 447
한편, 본 실시예에 따른 구리 및/또는 납을 함유하는 희토류 성분에 의해 활성화된 발광물질의 특성결과는 표 20에서 확인가능하다.
[표 20]
조성 여기범위(nm) 여기파장 400nm에서의 구리/납 함유하지 않는 화합물에 대한 구리/납 함유 화합물의 발광세기 (%) 구리/납 함유하는 화합물의 피크파장 (nm) 구리/납 함유하지 않은 화합물의 피크파장(nm)
Cu0.02Sr4.98(PO4)3Cl : Eu 360-410 101.5 450 447
Cu0.2Mg0.8BaP2O7 : Eu, Mn 360-400 102 638 635
Pb0.5Sr1.5P1.84B0.16O6.84 : Eu 360-400 102 425 420
Cu0.5Mg0.5Ba2(P,Si)2O8 : Eu 360-400 101 573 570
Cu0.5Sr9.5(P,B)6O24Cl2 : Eu 360-410 102 460 456
Cu0.5Ba3Sr6.5P6O24(F,Cl)2 : Eu 360-410 102 443 442
Cu0.05(Ca,Sr,Ba)4.95P3O12Cl : Eu, Mn 360-410 101.5 438, 641 435, 640
Pb0.1Ba2.9P2O8 : Eu 361-400 103 421 419
한편, 본 발명에 따른 발광장치의 형광물질은 이들 알루미네이트(Aluminate)계, 실리케이트(Silicate)계, 안티모네이트(Antimonate)계, 거머네이트(Germanate)계, 및 포스페이트(Phosphate)계 화합물로 구성할 수 있지만, 이들 화합물들을 선택적으로 혼합한 구성을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예의 형광물질을 적용한 발광장치가 나타내는 발광스펙트럼 도면이다. 본 제 1실시예는, 405nm 영역 파장의 발광소자와 상기 언급된 화합물들중에서 선택한 복수개의 화합물들을 적정한 비율로 혼합한 형광물질을 구비한다. 즉, 형광물질은 피크 파장이 대략 451nm인 Cu0.05BaMg1.95Al16 O27:Eu, 피크파장이 대략 658nm인 Cu0.03Sr1.5Ca0.47SiO4:Eu, 피크파장이 대략 641nm인 Pb0.006Ca0.6Sr0.394Sb2O6:Mn4+, 피크파장이 대략 512nm인 Pb0.15Ba1.84Zn0.01Si0.99Zr0.01O 4:Eu, 및 피크파장이 대략 494nm인 Cu0.2Sr3.8Al14O25:Eu를 혼합하여 구성된다.
이러한 제 1실시예에서는, 발광소자에서 발생되는 405nm 파장의 초기 발광중 일부가 형광물질에 의해 장파장인 2차광으로 변환되고, 1차광과 2차광의 혼색으로 원하는 방출광이 구현된다. 본 발광장치는 도 6에서 보여주듯이 파장 405nm의 1차 자외선광을 변환시켜 넓은 파장 영역의 가시광(visible light) 즉, 백색광이 구현되며, 이 때의 색온도는 3000K이고, 연색성은 약 90 내지 95이다.
한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예의 형광물질을 적용한 발광장치가 나타내는 발광스펙트럼 도면이다. 본 제 2실시예에서는 455nm 파장의 발광소자와 상기 언급된 화합물들중에서 선택한 복수개의 화합물들을 적정한 비율로 혼합한 형광물질을 구비한다. 즉, 형광물질은, 피크파장이 대략 592nm인 Cu0.5Sr1.7Ca0.25 SiO4:Eu, 피크파장이 대략 527nm인 Pb0.1Ba0.95Sr0.95Si0.998Ge 0.002O4:Eu, 및 피크 파장이 대략 557nm인 Cu0.05Li0.002Sr1.5Ba0.448SiO4:Gd, Eu를 혼합하여 구성된다.
이러한 제 2실시예에서는, 형광물질이 발광소자에서 발생되는 455nm 파장의 초기 발광중 일부를 장파장인 2차광으로 변환시키고, 이에 의해, 1차광과 2차광의 혼색으로 특정한 색이 구현된다. 즉, 본 발광장치는 도 7에서 보여주듯이, 455nm의 1차 블루광을 파장 변환 시켜 넓은 파장 영역의 가시광(백색광)이 구현되며, 이 때의 색온도는 4000K 내지 6500K이고, 연색성은 약 86 내지 93이다.
본 발명의 발광장치에서 형광물질은, 도 6 및 도 7과 관련하여 설명한 실시예외에도, 단일의 화합물 또는 복수개의 단일 화합물을 혼합시켜 적용시킬 수 있음은 물론이다.
이상에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 희토류 성분을 포함하며 납 및/또는 구리를 함유하는 화합물을 형광물질로 이용하기 때문에, 2,000K 내지 8,000K 또는 10,000K의 전반적으로 넓은 범위의 색온도를 구현할 수 있는 한편, 연색성도 90 이상으로 높은 파장변환 발광장치가 제공된다.
이와 같은 본 발명의 파장변환 발광장치는, 발광 세기, 색온도 및 컬러재현율이 우수하고 사용자가 요구하는 색좌표값의 발광을 용이하게 구현할 수 있기 때문에, 핸드폰이나 노트북, 그리고, 각종 전자제품, 오디오, 및 통신제품과 같은 전저기기 뿐만 아니라 각종 디스플레이의 키패드용이나 백라이트용으로 다양하게 채용할 수 있고, 자동차, 의료용 기기, 측정기기 및 조명용 등으로도 응용할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 물, 습기, 수증기 또는 극성용매에 매우 안정한 파장변환 발광장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 칩형 패키지 발광장치의 개략적 종단면도,
도 2는 본 발명에 따른 탑형 패키지 발광장치의 개략적 종단면도,
도 3은 본 발명에 따른 램프형 패키지 발광장치의 개략적 종단면도,
도 4은 본 발명에 따른 고출력용 패키지 발광장치의 개략적 종단면도,
도 5는 본 발명에 따른 다른 고출력용 패키지 발광장치의 개략적 종단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예의 형광물질을 적용한 발광장치가 나타내는 발광스펙트럼 도면, 및
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 형광물질을 적용한 발광장치가 나타내는 발광스펙트럼 도면이다.
<도면의 주요 참조번호에 대한 설명>
1: 기판 2: 전도성 와이어
3: 형광물질 5: 전극패턴
6, 7: 발광소자 9: 접착제
10: 몰딩부 40, 50, 60, 70: 발광장치
31: 리플렉터 51, 52: 리드전극
61, 62, 71: 힛싱크

Claims (18)

  1. 소정 영역 파장의 광을 발생시키는 적어도 하나의 발광소자; 및
    납 및/또는 구리를 함유하는 화합물을 포함하고, 상기 발광소자 주위에 배치되어 상기 발광소자로부터 방출된 광의 일부를 흡수하여 흡수광과 다른 파장의 광을 방출하는 형광물질;을 포함하여 구성된 발광장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화합물은 다음의 (화학식 1)로 표현되는 알루미네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
    (화학식 1)
    a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dAl2O3·e(M'''O)·f(M''''2O 3)·g(M'''''oOp)·h(M''''''xOy)
    여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''는 스칸듐(Sc), 붕소(B), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''''는 규소(Si), 게르마늄(Ge), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''"는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며;
    0<a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤8, 0<e≤4, 0≤f≤3, 0≤g≤8, 0<h≤2, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화합물이 다음의 (화학식 2)로 표현되는 알루미네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
    (화학식 2)
    a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·4-a-b-c(M'''O)·7(Al2O3)·d(B2 O3)·e(Ga2O3)·f(SiO2)·g(GeO2)·h (M''''xOy)
    여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 인듐(In), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며;
    0<a≤4, 0≤b≤2, 0≤c≤2, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0≤f≤1, 0≤g≤1, 0<h≤0.5, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화합물이 다음의 (화학식 3)으로 표현되는 알루미네이트을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
    (화학식 3)
    a(M'O)·b(M''O)·c(Al2O3)·d(M'''2O3)·e(M''''O2 )·f (M'''''xOy)
    여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''는 붕소(B), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''는 규소(Si), 게르마늄(Ge), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 및 하프늄(Hf)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며;
    0<a≤1, 0≤b≤2, 0<c≤8, 0≤d≤1, 0≤e≤1, 0<f≤2, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화합물이 다음의 (화학식 4)로 표현되는 실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
    (화학식 4)
    a(M'O)·b(M''O)·c(M'''X)·d(M'''2O)·e(M''''2O3)·f(M'''''o OP)·g(SiO2)·h(M''''''xOy)
    여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고,;
    M'''''는 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 네오디뮴(Nd), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 및 하프뮴(Hf)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 및 루테튬(Lu)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며;
    0<a≤2, 0<b≤8, 0≤c≤4, 0≤d≤2, 0≤e≤2, 0≤f≤2, 0≤g≤10, 0<h≤5, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 화합물이 다음의 (화학식 5)로 표현되는 안티모네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
    (화학식 5)
    a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·d(Sb2O5)·e(M'''O)·f(M''''x Oy)
    여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 프라세오디뮴(Pr), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 및 가돌리늄(Gd)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며;
    0<a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤4, 0<d≤8, 0≤e≤8, 0≤f≤2, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화합물이 다음의 (화학식 6)로 표현되는 거머네이트(Germanate) 및/또는 거머네이트-실리케이트(Germanate-silicate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
    (화학식 6)
    a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dGeO2·e(M'''O)·f(M''''2O3)·g(M''''' oOp)·h(M''''''xOy)
    여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), Au(금), 및 Ag(은)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 및 카드뮴(Cd)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''는 스칸듐(Sc), 붕소(B), 이트륨(Y), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 및 란탄(La)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''''는 규소(Si), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 망간(Mn), 바나듐(V), 네오디뮴(Nd), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''''는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 및 디스프로슘(Dy)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며;
    0<a≤2, 0≤b≤2, 0≤c≤10, 0<d≤10, 0≤e≤14, 0≤f≤14, 0≤g≤10, 0≤h≤2, 1≤o≤2, 1≤p≤5, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
  8. 제1항에 있어서, 상기 화합물이 다음의 (화학식 7)로 표현되는 포스페이트(Phosphate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
    (화학식 7)
    a(M'O)·b(M''2O)·c(M''X)·dP2O5·e(M'''O)·f(M''''2O 3)·g(M'''''O2)·h(M''''"xOy)
    여기서, M'은 납(Pb) 및 구리(Cu)를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 금(Au), 및 은(Ag)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 및 망간(Mn)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 붕소(B), 알루미늄(Al), 란탄(La), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M'''''는 규소(Si), 게르마늄(Ge), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 네오디뮴(Nd), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    M''''"는 비스무트(Bi), 주석(Sn), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 세륨(Ce), 및 테르븀(Tb)을 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되고;
    X는 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 또는 그 이상의 성분으로 구성되며;
    0<a≤2, 0≤b≤12, 0≤c≤16, 0<d≤3, 0≤e≤5, 0≤f≤3, 0≤g≤2, 0<h≤2, 1≤x≤2, 및 1≤y≤5이다.
  9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한항에 있어서,
    상기 형광물질은 상기 단일 화합물로 구성되거나, 상기 복수개의 단일 화합물을 선택적으로 혼합시킨 것을 특징으로 하는 발광장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 형광물질은, 상기 발광소자의 측면, 상면, 및 하부면중 적어도 어느 일측에 배치되거나 접착제 또는 몰딩재에 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  11. 제 1항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 발광소자는 UV 및/또는 블루파장영역에서 각기 상이한 파장의 광을 발생시키는 적어도 하나의 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  12. 제 1항 내지 제 8항 중 한 항에 있어서,
    상기 발광소자 및 상기 형광물질이 패키지 내에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 패키지는 기판상부에 상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되고, 상기 발광소자 주위에 상기 형광물질이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 패키지는 리플렉터가 형성된 기판상부에 상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되고, 상기 발광소자 주위에 상기 형광물질이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 기판상에서 상기 발광소자 및 상기 형광물질을 봉지하는 몰딩부 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 몰딩부에 상기 형광물질이 골고루 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 패키지는 한 쌍의 전극리드중 일측에 상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되고, 상기 발광소자 주위에 상기 형광물질이 배치되며, 상기 발광소자와 상기 형광물질이 몰딩부에 의해 봉지되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 패키지는 상기 적어도 하나의 발광소자에서 발생되는 열을 방출하는 힛싱크를 구비하며, 상기 발광소자 주위에 상기 형광물질이 배치되어 있는 고출력용인 것을 특징으로 하는 발광장치.
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